地铁B型车列车最高运行速度选择研究

研究目的:国内城市轨道交通快线项目越来越多,合理选择列车最高运行速度是决定快线项目成本和效益的关键。由于缺乏相关规范,目前一般根据旅行时间目标和区间达速比选取,遗漏了一些重要的影响因素,造成部分项目速度选择不尽合理。本文从旅行时间价值、牵引能耗、车辆购置费和维修费、盾构区间建设成本以及车辆基地建设成本等方面进行系统分析,提出地铁B型车列车最高运行速度选择的原则和方法以及参考指标,供城市轨道交通快线项目选择列车最高运行速度参考使用。研究结论:(1)地铁B型车(4M2T)在区间最短匀速巡航时间10 s的条件下,列车最高运行速度80 km/h、100 km/h和120 km/h的最小区间长度分别为1 000 m、1 500 m和2 500 m;(2)列车最高运行速度越高,建设和运营成本越高,但呈非线性关系;(3)研究条件下,根据速度提高获得的时间价值与增加的成本比较,当区间距离在1.5 km以内时,最高运行速度100 km/h列车需要降速运行;当区间距离为1.5~3.5 km时,100 km/h最高运行速度具有优势;当区间距离达到3.5 km及以上时,120 km/h最高运行速度具有优势;(4)具体建设项目可按照本文提出的方法,根据线路的具体情况进行模拟计算和分析,并综合考虑线网资源共享等因素,选取最优的列车最高运行速度;(5)本研究成果对城市轨道交通快线项目规划设计时合理选择列车最高运行速度具有指导意义。     

80 km/h B型地铁列车隧道内运行空气动力学试验研究

为探明80 km/h B型地铁列车在隧道内运行时空气动力学效应,采用实车试验方法,在南宁某隧道直径为5.4 m的全地下线路开展空气动力学测试,分析列车在隧道内运行时,车内外气压波动情况以及车内耳压舒适度情况。研究结果表明：列车以80 km/h速度通过隧道内中间风井位置时,车内外压力波动剧烈,车外与车内测点峰峰值分别为1 452 Pa与923.4 Pa;列车在车内外压力波动剧烈时,车外各测点压力差异大,车内各测点压力差异小,车外各测点峰峰值的均方差值为车内各测点峰峰值的均方差值的9.6倍;列车在非风井区间运行时耳压舒适度良好,而在风井区间运行时有造成乘客耳压不舒适的风险。研究结果可为80 km/h速度等级地铁列车耳压舒适度的评估和改善提供参考。     

东莞轨道交通2号线空气动力学及运行舒适度的研究与实践

总结东莞市城市轨道交通号线的设计、建设、运营以及《地铁快线设计标准》编写过程中的研究、测试,提出解决最高行车速度120 km/h城市轨道交通地下线路运行时乘客舒适度的措施,如扩大长大区间隧道断面、提高车辆气密性、对车头做流线型造型等,并给出衡量空气压力波的标准。为解决地铁列车在隧道内高速运行乘客舒适度的问题起到了关键作用,开通前的专项测试显示出缓解空气压力波的各项措施都取得了较好的效果,摸索出一套衡量空气压力波的标准。     

城市轨道交通车辆最高运行速度的选择

研究目的:通过对影响列车最高运行速度的几大要素进行分析,寻找轨道交通车辆选型时确定列车最高运行速度等级的一般规律,从而达到节约能源、减少车底数的目的.研究结论:确定城市轨道交通车辆最高运行速度等级时一般以平均车站间距作为首要依据,车站间距约为3.4 km时,推荐选择列车最高运行速度120 km/h;当车站站间距约为2.3 km时,推荐选择列车最高运行速度100 km/h;当车站站间距约为1.5 km时,推荐选择列车最高运行速度80 km/h.     

东莞市轨道交通2号线地铁快线关键技术标准

东莞市轨道交通2号线按120 km/h设计,已突破目前《地铁设计规范》的适用范围。列车超过100 km/h时,将带来舒适度降低、运行能耗增加、隧道通风、设备设施承压大、受电弓磨耗大及故障率高等问题。为解决列车高速运行带来的问题,结合具体工程条件,对舒适度、线路、车辆、隧道以及区间设备设施等关键技术进行深入研究,形成关键技术标准在项目建设中实施。2号线首期段于2016年5月27日以ATO模式、最高行车速度120 km/h开通试运营。实践证明,上述关键技术保证了2号线技术可行、经济合理、环境舒适的要求。随着城市的发展,运行速度超过100 km/h的地铁快线越来越多,2号线关键技术标准研究给东莞后续地铁快线及其他城市地铁快线设计、建设提供有力的支撑和帮助。     

客货共线铁路双块式无砟轨道动力响应测试分析

京包线集宁至包头段增建第二双线八苏木隧道,轨道结构采用了CRTSⅠ型双块式无砟轨道,通过在隧道内和隧道端口处有砟轨道和无砟轨道过渡段布置测点,测试了客车最高速度为160 km/h和25 t轴重货物列车最高速度100 km/h条件下轨道结构动力响应。测试结果表明,列车运行稳定性指标、轨道结构稳定性和轨道结构振动参数均在规定限值内,轨道结构动力性能能够同时满足重载货物列车及客车运行要求。     

隧道洞口间明洞连接技术探讨

研究目的:郑西客运专线为350 km/h的客运专线,当列车以高速通过隧道时产生的空气动力学效应对行车、旅客舒适度、列车相关性能和洞口环境的不利影响十分明显。本文通过对郑西客运专线两处隧道间明洞连接工程的技术探讨,研究出一种能确保洞口土体稳定、行车安全、避免空气动力学效应对乘客舒适度的影响的适用于隧道洞口间的结构。研究结论:(1)高速铁路隧道洞口仰坡过高及隧道洞口间距离小于50 m时应接长明洞,桩基明洞是一种适宜的结构形式,已经应用于郑西客运专线三门峡黄土隧道群段,取得了很好的效果;(2)"免拆混凝土纤维板内模接长高速铁路既有线明洞施工"工法,较好地解决了既有高速铁路隧道洞口接长明洞施工,能保证线路运营安全;(3)该研究成果可在运营线路上增建明洞时推广使用。     

悬挂式单轨交通最小曲线半径及曲线限速研究

研究目的:悬挂式单轨交通目前在我国公共交通领域尚未有运营线路,相关研究资料较少,为适应国内山地城市和旅游城市对悬挂式单轨交通的发展需求,对悬挂式单轨交通技术标准进行研究具有重要意义。本文针对悬挂式单轨交通的特点,对悬挂式单轨交通的最小曲线半径及曲线限速值进行研究,提出各种运行速度下线路最小曲线半径的建议值,以及曲线速度限制值的计算方法,以期为悬挂式单轨交通设计及规范编制提供参考。研究结论:(1)悬挂式单轨交通线路平面曲线半径宜适应列车运行速度要求,当最高运行速度为60 km/h时,悬挂式单轨交通线路最小曲线半径可取200 m;当最高运行速度为50 km/h时,最小曲线半径可取150 m;(2)当不具备设置满足速度要求的曲线半径时,可按V=4.52R~(1/2)计算曲线速度限制值,且不大于列车的最高运行速度;(3)本研究成果对悬挂式单轨交通线路设计标准确定及规范编制具有参考价值。     

地铁入口处缓冲结构对车体压力的影响研究

为了将地铁瞬变压力的波动控制在人体舒适度范围内,根据三维不可压缩Navier-Stokes方程和标准k-ε紊流模型,以22.73 m2的地铁区间矩形隧道为研究对象,建立隧道-列车-空气数值模型,分析地铁隧道中列车特征部位压力和压力梯度的变化规律和影响因素。研究结果表明：列车运行速度超过100 km/h后,有必要在地铁入口处设置缓冲结构;缓冲结构降低压力最大值的效果并不显著,但降低压力梯度最大值的效果显著;喇叭型缓冲结构是优选的地铁入口降压措施;缓冲结构的最佳长度为2倍隧道水力直径;缓冲结构的横断面积越大,其降压效果越好;缓冲结构的最佳开孔率为30%左右。     

盾构隧道下穿高速铁路有砟轨道路基不均匀沉降分析

采用多体动力学仿真软件建立车辆-轨道系统模型,分析盾构隧道穿越高速铁路有砟轨道引起路基不均匀沉降对车辆-轨道系统动力响应的影响规律。结果表明：(1)列车速度为300 km/h,当盾构隧道穿越引起路基不均匀沉降波长为15 m,波幅大于25 mm时轮重减载率超过0.6的限值,波幅大于32 mm时车体最大竖向加速度超过0.13 g的限值;(2)当盾构隧道穿越路基引起不均匀沉降波幅为25 mm,波长小于15 m时,轮重减载率超过0.6的限值,车体竖向加速度随着波长的增加先增大后减小,但均未超过0.13g的限值;(3)当盾构隧道穿越路基引起不均匀沉降波幅为25 mm,波长为15 m,轮重减载率随着列车运行速度的提高而增大,运行速度超过300 km/h时轮重减载率达到0.6的限值,车体竖向加速度随着列车运行速度的增加变化较小,但均未超过0.13g的限值。     

影响西南铁路提速关键技术研究

针对西南山区铁路线路曲折、沿线桥梁和隧道多的特点,对影响西南山区铁路提速的机车车辆动力学、隧道空气动力学及结构动力学和线路系统进行了研究,并对其关键技术进行了大量的实验。通过对遂渝线200km/h提速综合试验和速度200km/h动车组动力学性能鉴定试验表明,试验线路能够满足运行稳定性和平稳性等动力学性能要求,并提出了机车车辆外形是影响隧道内空气压力变化的主要因素,要根据隧道的具体结构形式,设定合理的列车运行速度,为制定山区铁路提速规范标准提供了研究依据。     

城市轨道交通车辆正线试车条件探讨

针对既有地铁车辆段试车线条件限制，以及新建线路试车线的建设困难等问题，提出正线试车的建议。基于全区间单次试车法(列车牵引-制动性能试验一次性完成)及分步试车法(列车牵引-制动性能试验分步进行),对不同速度等级下的6节编组城市轨道交通正线区间试车区段的有效长度进行了计算，并对比分析了两种方法的特点，给出了正线区间试车区段有效长度的推荐取值及有效取值区间。结果表明：针对6节编组A型城市轨道交通列车，不同速度等级80 km/h、100 km/h、120 km/h下正线区间试车区段的有效长度优先取值分别为1 448 m、1 805 m、2 591 m;当优势平直段或近似平直段区间不满足此要求时，可要求试车区段的有效长度在(775,1 448)m、(1 119,1 805)m及(1 584,2 591)m区间内。采用分步试车法计算时应考虑有效试车区段前端的线路条件满足最小曲线半径及轨道超高要求；车辆段试车线条件受限的问题可以通过设置合理联络线，以及与既有线试车线资源实现共享的方式来解决。     

运行中地铁列车的车内外压力变化特性研究

通过对我国某型地铁列车进行隧道空气动力学实车线路试验,得到地铁列车实际运行过程中车内、外压力变化规律。试验结果表明:该型地铁列车车内压力变化满足我国地铁设计规范舒适度评价标准及美国地铁人体舒适度评价标准。地铁列车运行过程中,最长隧道区间的车内、外压力变化幅值明显大于其它隧道;列车以不同速度和模式运行中,车内1.0 s、1.7 s、3.0 s时的压力变化幅值和车外各测点压力变化幅值均不相同,车体表面测点压力变化由车头至车尾方向呈逐渐减小的趋势。     

磁浮列车定位信号传输和列车初始状态定位过程

列车定位系统在列车运行控制系统中起着非常重要的作用,列车定位的安全、高效、精确是城市轨道交通发展的重要保障。磁浮列车运行速度最高达550 km/h,为了保证列车安全运行,定位信号起着至关重要的作用。介绍了磁浮列车定位系统的结构和功能,分析了磁浮列车定位信号的传输过程以及列车初始状态的定位过程。     

某地下单洞双线隧道通风排烟方案研究

研究目的:地铁地下单洞双线隧道具有断面积大、行车组织复杂等特点,隧道通风和排烟一直是工程设计中的重难点。本文研究了某地下单洞双线隧道正常通风、阻塞通风和火灾排烟系统方案。基于国内最不利地铁隧道通风室外空气计算温度,运用SES和CFD软件对隧道内正常、阻塞和火灾工况进行模拟分析。研究结论:(1)模拟工况条件下,正常工况下隧道内平均温度最高为38. 3℃,满足列车正常运营环境温度要求;(2)阻塞工况下列车周围空气平均温度为41. 1℃,满足列车空调工作温度要求;(3)火灾工况下,烟气被控制在列车前后100 m范围内,且主要集中在隧道顶部,疏散平台2 m高度范围内平均温度不超过60℃,满足乘客疏散要求;(4)本研究确定了单洞双线大断面隧道通风和排烟方案及效果,为轨道交通领域类似工程通风排烟设计提供参考。     

基于空气动力学的客货共线铁路隧道内轮廓面积优化探讨

与常规铁路隧道不同,客货共线铁路隧道内轮廓有效净空面积大小尚应考虑列车类型、车辆密封性和旅客舒适度等因素,通过对速度160km/h、200km/h的普通旅客列车和动车组交会时空气动力学效应仿真分析,结合我国目前列车车辆密封性性能情况,提出新建客货共线铁路隧道适度标准按照1.25 kPa/3s控制,当普通旅客列车密封指数达到2s,时速200km双线隧道内轮廓有效净空面积可优化至76m~2。     

大连快轨3号线续建工程区间信号设计

研究目的:通过对大连快轨3号线续建工程线路平、纵断面条件分析,结合线路通过能力要求和信号设备的类型,按照线路运量要求进行列车模拟牵引计算,通过模拟牵引计算结果,设计出适合大连快轨3号线续建工程列车安全运行的运输能力和合理的区间分界标位置.研究结论:通过模拟牵引计算,列车最高运行速度为79 km/h时,最大制动距离为657 m,考虑必要的安全距离,本线最大的闭塞分区长度取700 m即可满足要求.在开发区站附近,考虑列车的折返要求和列车运行速度,最小闭塞分区长度取200 m即可满足要求.在采用固定闭塞方式条件下,信号设备速度码分级应与列车运行速度相一致,不能限制列车的正常运行,从而提高列车的运行速度.     

城市轨道交通通风空调系统分析

通风空调系统是城市轨道交通的重要组成部分,空调领域的专家和技术人员根据城市轨道交通通风空调系统的实际运行不断优化设计方案,以期提高城市轨道交通通风空调系统的运行水平,使其向着更加节能环保的方向迈进. 1 城市轨道交通通风空调系统应用价值分析 通风空调系统设计基于城市轨道交通结构特点及其通风需求.首先,对于城市轨道交通地下线路而言,由于地下空间有限且与外界的空气流通较少,只能依靠车站出入口及通风口进行空气交换.因此通风空调系统有其必要性.其次,地下车站和区间隧道内的机电设备以及列车上的各类设备在运行过程中会产生的大量热量,乘客和车站工作人员也会产生大量的热湿负荷和二氧化碳气体等,因此需要通过空调系统及时将热量及污染物分解或排出.其三,由于土壤能够吸收热量也能够放出热量,在城市轨道交通隧道中存在热壑效应,因此需要通风空调系统调节隧道环境温度.其四,列车运行存在活塞风效应,需要通风空调系统调节地下车站和隧道相应区域的温度.     

竖井对高速铁路隧道列车风的影响研究

根据三维不可压缩Navier-Stokes方程和标准k-ε湍流模型,以带有竖井的高速铁路隧道为研究对象,建立隧道-竖井-列车-空气三维数值模型,列车运行速度为350 km/h,研究高速铁路隧道竖井交叉结构段列车风的时程变化规律和空间分布特点,分析竖井面积、长度和交叉角度对列车风的作用效果,判定高速铁路单、双线隧道交叉结构段列车风最不利情况。研究结果表明:隧道线路上方典型位置处纵向列车风速度峰值分别是横向列车风和竖向列车风的4.4倍和2.6倍;列车车头经过隧道交叉结构段时,该位置纵向列车风形成涡流,单线隧道处其速度超过20 m/s;竖井会造成隧道交叉段45 m范围内的列车风速度大于一般结构段;高速列车经过单、双线隧道交叉结构段时,典型位置处纵向列车风的速度最大值分别为20.16和18.20 m/s。     

强侧风对高速列车运行安全性影响研究

在列车空气动力学和系统动力学相结合的基础上完成了相关研究工作。论文首先在研究列车受侧向风力的气动力特性基础上,利用流体力学计算软件FLUENT进行数值计算,得到不同侧风风速和列车车速下作用于车体的侧风载荷值;接着,利用所建立的高速列车动力学模型,将得到的风载荷值作为外加载荷作用于列车,研究了侧向风速对直线运行列车运行安全性的影响特性;最后,参照高速列车运行安全性相关限定标准,提出不同侧风风速下高速列车的最高安全运行速度,为特殊风环境下我国时速200 km/h及以上动车组安全运行提供理论依据。